\section{力的图示}\label{sec:2-6}

用手拉弹簧，用的力越大，弹簧伸得越长。这表明力产生的效果跟力的大小有关系，力越大，产生的效果越明显。
用同样大小的力拉弹簧和压弹簧，拉的时候弹簧伸长，压的时候弹簧缩短（图 \ref{fig:2-12}）。
这表明力产生的效果还跟力的作用方向有关系。
因此，要表示一个力，只说明它的大小是不够的，还必须同时指出它的方向。
这是力与我们前面学过的长度、质量等物理量不同的地方。
对于长度和质量，我们只要说明它们的大小就行了。

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \begin{minipage}{4cm}
    \centering
    \includegraphics[width=4cm]{../pic/czwl1-ch2-12}
    \caption{}\label{fig:2-12}
    \end{minipage}
    \qquad
    \begin{minipage}{7cm}
    \centering
    \includegraphics[width=7cm]{../pic/czwl1-ch2-13}
    \caption{}\label{fig:2-13}
    \end{minipage}
\end{figure}

此外，力的作用效果还跟力在物体上的作用点有关系。
例如，开门的时候，推离门轴较远的 $A$ 点比推离门轴较近的 $B$ 点省力。
用扳手拧螺母的时候，手握在把的 $A$ 点比在 $B$ 点省力（图 \ref{fig:2-13}）。

\textbf{力的大小、方向和作用点叫做力的三要素}。

我们可以用一根带箭头的线段来表示力，把力的三要素都表示出来。
具体的作法是：从力的作用点起，沿力的方向画一条线段，使线段的长跟力的大小成正比。
例如，用 $3$ 毫米长的线段表示 $10$ 牛顿的力，那么 $30$ 牛顿的力就用 $9$ 亳米长的线段来表示。
最后再在线段的末端画上箭头，表示力的方向（图 \ref{fig:2-14} 甲）。
这种表示力的方法叫做\CJKunderwave{力的图示}。

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.6\textwidth]{../pic/czwl1-ch2-14}
    \caption{}\label{fig:2-14}
\end{figure}

用绳子拉小船的时候，作用在小船上的力的方向是沿着绳子的，如果所用的拉力是 $100$ 牛顿，那么小船受到的力如图 \ref{fig:2-14} 乙所示。
因为力总是作用在物体上的，所以作力的图示时，力的作用点一定要画在受力物体上。

物体受到的重力的方向是竖直向下的。重力在物体上的作用点，叫做物体的重心。
均匀直棒的重心在棒的中点，均匀圆盘的重心在盘的中心，均匀圆球的重心在球心，均匀方板的重心在两条对角线的交点。
图 \ref{fig:2-15} 表示一块方板和一个圆球受到的重力。

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.6\textwidth]{../pic/czwl1-ch2-15}
    \caption{}\label{fig:2-15}
\end{figure}

在很多情况下不需要严格地按照力的图示法去画力，而只沿力的方向画个箭头表示物体受到力的作用，不严格追究箭头的起点和长度。
这种画法叫做力的示意图，在以后的学习中会经常遇到。


\lianxi

用力的图示法画出下面的力：

(1) 用 200 牛顿的力提面袋；

(2) 用 50 牛顿的力沿水平方向推桌子；

(3) 质量为 30 千克的木箱受到的重力；

(4) 用与地面成 $30^\circ$ 角的力拉小车，拉力为 100 牛顿。


